DOBIJANJE ČELIKA I ČELIČNI PROIZVODI
Metalne i drvene konstrukcije
1
Pozitivne osobine (prednosti) čeličnih konstrukcija • • • • • • • • •
Visoke vrednosti mehaničkih karakteristika, Male dimenzije i težine elemenata, Industrijalizovana proizvodnja – visok kvalitet, Laka manipulacija, transport i montaža, Lakše i jeftinije fundiranje, Manja osetljivost na seizmičke uticaje, Fleksibilnost i adaptibilnost, Mogućnost demontaže i trajna vrednost, Laka i jednostana sanacija i rekonstrukcija. Metalne i drvene konstrukcije
2
Nedostaci čeličnih konstrukcija Osetljivost na dejstvo korozije. Osetljivost na dejstvo požara. Potreba za kvalifikovanijom radnom snagom.
Metalne i drvene konstrukcije
3
Proizvodnja gvožđa • Gvožđe se u prirodi nalazi u vidu ruda kao što su: magnetit (FeMg3O4), hematit (Fe2O3), siderit (FeCO3), i pirit (FeS2). • Sirovo gvožđe se dobija u visokim pećima preradom rude gvožđa na visokim temperaturama. • Ruda se prethodno priprema (usitnjava, i obogaćuje) kako bi se što više smanjio sadržaj jalovine. • Ruda se sitni, melje, “prži” (uklanja se H2O i CO2) i dodaju joj se elementi koji vezuju nečistoće. • Kapacit visokih peći je i do 3600 m3 (h=35 m). • Rad peći je kontinualan (ne gase se 5-10 godina). • Potrošnja koksa je oko 500 kg na 1000 kg gvožđa. Metalne i drvene konstrukcije
4
Šematski prikaz rada visoke peći
1, 2 i 3 - bunkeri (ruda, koks i aditivi); 4 – grotlo; 5 i 6 - gornji deo peći (400 oC); 7,8 i 9 - donji deo peći (1600 oC); 10 – izdvajanje šljake; 11 – izlivanje sirovog gvožđa; 12 – odvođenje gasova (CO2); 13-18 – prečišćavanje, zagrevanje i ponovo uduvanje gasova; Metalne i drvene konstrukcije
5
Osobine sirovog gvožđa • Specifična masa gvožđa je 7870 kg/m3 • Tačka topljenja gvožđa je 1528 oC. • Postupkom u visokim pećima dobija se sirovo gvožđe koje sadrži oko 5% ugljenika. • Zbog visokog sadržaja ugljenika sirovo gvožđe je krto i nije pogodno za direktnu upotrebu. • Daljom preradom u čeličanama od sirovog gvožđa dobija se čelik.
Metalne i drvene konstrukcije
6
Šematski prikaz tehnologije proizvodnje čelika
Metalne i drvene konstrukcije
7
Postupci za dobijanje čelika
Postuci produvavanja: Produvavanje vazduhom (Tomsov postupak) i Produvavanje kiseonikom (LD postupak)
Postupci u plamenim pećima: Simens-Martinov postupak i Postupak u elektro pećima.
Metalne i drvene konstrukcije
8
Tomasov postupak
Kroz dno peći se uduvava vazduh pod pritiskom. Oksidacijom ugljenika oslobađa se velika toplota. Nema potrebe za dodtnim dovođenjem toplote. Kapacitet peći je oko 90t, a vreme odlivanja oko 30 min. Ovako dobijen čelik sadrži visok procenat azota pa je krt i podložan starenju. Metalne i drvene konstrukcije
9
LD postupak
Umesto vazduha kroz cev na vrhu peći se uduvava čist kiseonik pod visokim pritiskom (5-10 bara). Burna oksidacija (1600 oC). Sadržaj azota je znatno manji (čelik je boljeg kvaliteta). Kapacitet peći je 420 t, a vreme odlivanja je 10-20 min. Metalne i drvene konstrukcije
10
Simens Martinov postupak
Sirovo i staro gvožđe u tečnom i čvrstom stanju se izlažu oksidacionom plamenu (mešavina zemnog gasa i vazduha). Mala količina azota. Veliki utrošak energije (goriva). Duže vreme odlivanja. Metalne i drvene konstrukcije
11
Postupak dobijanja čelika u elektro pećima
Zagrevanje se vrši pomoću električnog luka koji se formira između grafitnih elektroda (T =3500 oC). Hladne zone se zagrevaju gorionicima. Kapacitet peći je 200t, a vreme odlivanja je 1,5 sat. Postupak je skup i koristi se za dobijanje kvalitetnih i visokolegiranih čelika. Metalne i drvene konstrukcije
12
Izlivanje tečnog sirovog čelika u kalupe
Livenje u kalupe
Kontinualno livenje
Metalne i drvene konstrukcije
13
Oblici osnovnih proizvoda čeličana
Proizvodi čeličana se ne koriste kao gotovi proizvodi za izradu čeličnih konstrukcija. Oni su u stvari poluproizvodi koji se dodato prerađuju (najčešće deformacijom). Metalne i drvene konstrukcije
14
Prerada čelika deformacijom Postupci obrade su: • valjanje, • kovanje, • presovanje i • izvlačenje. Najviše se primenjuje valjanje (90%). Valjanje može biti u • vrućem stanju (vruće valjani proizvodi), • hladnom stanju (hladno oblikovani proizvodi). Metalne i drvene konstrukcije
15
Valjanje u vrućem stanju • Valjanje u vrućem (toplom) stanju (vruće valjanje) se najčešče primenjuje. • Poluproizvodi se zagrevaju na 1200-1300 oC – testasto stanje. • Zagrejani element (polufabrikat) se propušta kroz seriju valjaka (i preko 70). Postepeno se smanjuje njegova debljina. • Valjci mogu da budu ravni ili profilisani. • Vrućim valjanjem se pobljšava kvalitet čelika (usitnjavaju se zrna njegove strukture). • Prvom operacijom valjanja se ingoti prevode u osnovne oblike, a potom se dobijaju finalni proizvodi (limovi, profili,...). Metalne i drvene konstrukcije
16
Valjci za vruće valjanje
Metalne i drvene konstrukcije
17
Šematki prikaz dobijanja vruće valjanih proizvoda
Metalne i drvene konstrukcije
18
Dobijanje bezšavnih cevi vrućim valjanjem
Dobijaju se od rondela, štapastih poluproizvoda kružnog preseka. Mogu se dobiti cevi prečnika svetlog otvora do 600 mm i dužine do 35 m. Metalne i drvene konstrukcije
19
Proizvodnja šavnih cevi
Mogu se dobiti šuplji profili kružnog, pravougaonog i kvadratnog poprečnog preseka Metalne i drvene konstrukcije
20
Standardni vruće valjani proizodi Mogu da se podele na četiri grupe: • Štapasti proizvodi, • Limovi, • Profilisani nosači, • Šuplji profili.
Metalne i drvene konstrukcije
21
Jednakokraki ugaonici
Raznokraki ugaonici
T- profili
Z- profili
Štapasti proizvodi Pljošti čelik
Široki pljošti čelik
Okrugli čelik
Kvadratni čelik
Metalne i drvene konstrukcije
22
Limovi Prema debljini se dele na: • fine limove t < 3 mm • srednje limove i 3 < t < 4,75 mm • grube limove t > 4,75 mm. Prema obradi površine dele se na: • glatke (ravne), • rebraste, • bradavičaste i • perforirane. Metalne i drvene konstrukcije
23
Rebrasti limovi
U obliku romba
U obliku suze
Metalne i drvene konstrukcije
24
Profilisani nosači 1. U profili 2. I profili sa uskim nožicama: • I (IPN) i • IPE profili. 3. I profili sa širokim nožicama: • HEA • HEB • HEM • HD Metalne i drvene konstrukcije
25
U profili i I profili sa uskim nožicama U-profili
U-profili sa paralelnim nožicama
I-profili
IPE-profili
Metalne i drvene konstrukcije
26
HEA- profili
HEB-profili
HEM-profili
HD- profili
I profili sa širokim nožicama
Metalne i drvene konstrukcije
27
Šuplji profili Kružni
Kvadratni
Metalne i drvene konstrukcije
Pravougaoni
28
Hladno oblikovani proizvodi Dobijaju se: • hladnim valjanjem ravne trake • previjanjem ravne trake pritiskom (u posebnim alatima
Dele se na: • hladno oblikovane profile (otvorenog ili zatvorenog preseka) • hladno oblikovane profilisane limove
Metalne i drvene konstrukcije
29
a) hladno oblikovani profili (HOP) otvorenog preseka; b) hladno oblikovani profili zatvorenog preseka; c) hladno oblikovani profilisani limovi; Metalne i drvene konstrukcije
30
Ostali proizvodi • • • • •
Automatski zavareni profili; Saćasti i olakšani nosači; Užad i kablovi Rešetkasta gazišta (rost) Istegnuti metal
Metalne i drvene konstrukcije
31
Automatski zavareni profili
Metalne i drvene konstrukcije
32
Saćasti i olakšani nosači
Metalne i drvene konstrukcije
33
Saćasti nosači
Metalne i drvene konstrukcije
34
Užad i kablovi
Metalne i drvene konstrukcije
35
Istegnuti metal i rešetkasta gazišta
Metalne i drvene konstrukcije
36
Materijal za spajanje
Metalne i drvene konstrukcije
37
Obeležavanje
Indeksi: f (flange) - nožica w (web) - rebro
Osnove metalnih konstrukcija
Metalne i drvene konstrukcije
43
38
